【摘 要】本文論述了磚混結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱設置的重要性,分析了施工中構(gòu)造柱設置的常見問題,對地震區(qū)磚混結(jié)構(gòu)房屋中構(gòu)造柱設置的探討。
【關鍵詞】磚混結(jié)構(gòu);抗震構(gòu)造柱;設置
地震災害因其發(fā)生突然破壞慘重被認為是威脅人類生存和發(fā)展的最大自然災害之一。全世界平均每年發(fā)生破壞性地震近千次,其中震級大道7級以上的大地震十多次。據(jù)統(tǒng)計,歷史上各種自然災害曾毀滅了世界各地52個城市,其中因地震而毀滅的城市有27個。地震之外的其它各種災害,如水災、火災、火山噴發(fā)、風災、沙災、旱災等毀滅的城市為25座。因此,地震占災害總數(shù)的52%?梢姷卣馂暮Υ_系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人員傷亡和經(jīng)濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發(fā)的次生災害(約占95%)。無數(shù)次的震害告訴我們,抗震設防是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。
我國是一個多地震國家。地震分布范圍廣,抗震設防的國土面積約占全國國土面積的79%,地震頻度高,強度大,20世紀以來已發(fā)生7級以上地震逾百次;地震震源淺,絕大多數(shù)地震都是淺緣地震,震源深度在30km以內(nèi),因而人員傷亡慘重,經(jīng)濟損失巨大。另一方面,我國作為發(fā)展中國家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我國的地震災害可謂全球之最。上個世紀,全球因地震而死亡的人數(shù)為110萬人,其中我國就占55萬人之多,為全球的一半。因此,粗略地說,我國的國土面積占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震災害占1/2。因此,建筑物的抗震設防問題是我國減輕自然災害、保障國民經(jīng)濟建設和社會持續(xù)發(fā)展,特別是保障人民群眾生命安全的一個重要問題。
1.構(gòu)造柱設置的重要性
在地震設防地區(qū),多層磚混砌體房屋由于組成的基本材料和連接方式?jīng)Q定了其脆性性質(zhì),變形能力小,導致房屋的抗震性能較差。而構(gòu)造柱作為多層磚混房屋提高抗震能力的一種有效手段已被普遍采用。在實際施工中,由于構(gòu)造柱的諸多抗震構(gòu)造給施工帶來一定的難度,再加上一些施工管理人員對構(gòu)造柱的重要作用認識不清,對構(gòu)造柱的設置要點缺乏了解,施工中存在多方面的問題,致使質(zhì)量通病頻頻發(fā)生,結(jié)構(gòu)的抗震性能受到削弱,必須引起重視。那么,何為構(gòu)造柱呢?建筑力學上說,在多層砌體房屋墻體的規(guī)定部位,按構(gòu)造配筋,并按先砌墻后澆灌混凝土柱的施工順序制成的混凝土柱,通常稱為混凝土構(gòu)造柱,簡稱構(gòu)造柱。構(gòu)造柱通常設置在樓梯間的休息平臺處,縱橫墻交接處,墻的轉(zhuǎn)角處,墻長達到五米的中間部位要設構(gòu)造柱。近年來為提高砌體結(jié)構(gòu)的承載能力或穩(wěn)定性而又不增大截面尺寸,墻中的構(gòu)造柱已不僅僅設置在房屋墻體轉(zhuǎn)角、邊緣部位,而按需要設置在墻體的中間部位,圈梁必須設置成封閉狀。從施工角度講,構(gòu)造柱要與圈梁地梁、基礎梁整體澆筑。與磚墻體要在結(jié)構(gòu)工程有水平拉接筋連接。如果構(gòu)造柱在建筑物、構(gòu)筑物中間位置,要與分布筋做連接。
由于磚砌體材料的脆性性質(zhì),其抗拉、抗彎、抗剪強度很低,結(jié)構(gòu)的變形耗能能力較差,在國內(nèi)外歷次地震中,磚混結(jié)構(gòu)的破壞率相當高。為了解決這種結(jié)構(gòu)形式在工程中抗御地震等水平力的作用,防止房屋倒塌,在磚混房墻體中設置了構(gòu)造柱。構(gòu)造柱的重要作用主要有以下幾方面:
(1)構(gòu)造柱與混凝土圈梁形成一種“弱框架”對墻體起到了約束作用,墻體的四周處于雙向受力狀態(tài),使墻體橫向變形減小,改善墻體受壓的穩(wěn)定性能,從而提高墻體的抗剪承載力(約12%~17%)。
(2)通過混凝土構(gòu)造柱與墻體的剛度差異、變形協(xié)調(diào)和內(nèi)力重分布,分擔了作用于墻體上的荷載,使混凝土構(gòu)造柱和圈梁形成的“框”約束墻體的裂縫發(fā)展和變形過大,使整個結(jié)構(gòu)的延性大大提高。
。3)加強房屋的整體性,提高房屋的耗能能力和抗倒塌能力,改善房屋的倒塌形態(tài)。
。4)由構(gòu)造柱在基礎中的錨固作用,減輕房屋發(fā)生水平滑移的可能性和滑移時的破壞程度。構(gòu)造柱的重要作用已得到模型試驗、工程實踐、理論計算等多方面的驗證,在工程應用中必須加以重視。但在目前的施工中,由于對有關構(gòu)造柱的構(gòu)造要求不夠重視、操作不熟練,致使砌體的整體性受到削弱,達不到抗震目的,影響結(jié)構(gòu)的安全性。
2.施工中的常見問題
2.1 構(gòu)造柱鋼筋施工存在的問題
。1)由于磚砌體預留柱位時上下樓層位置沒有對中或柱筋放線偏差,往往會造成柱筋上下錯位,以致于不得不采取強行彎折措施以“復位”。結(jié)果造成構(gòu)造柱上下軸心不對齊,傳力不順暢,嚴重影響構(gòu)造柱作用的發(fā)揮。
(2)構(gòu)造柱中的縱向鋼筋的搭接長度應滿足35倍鋼筋直徑的要求,在許多工程中,柱縱筋搭接長度不滿足上述要求,甚至出現(xiàn)1級鋼筋單端彎鉤或兩端都不彎鉤的現(xiàn)象。
(3)墻與構(gòu)造柱應沿墻高每500mm設置2Φ6水平拉接筋連接,每邊伸出墻內(nèi)不應少于1 000mm。但在有些施工中,由于拉結(jié)筋影響后砌墻體的砌筑,施工中拉接筋往往隨意彎曲,更有甚者將縱橫墻拐角拉結(jié)筋切斷,既不焊接也不綁扎,從而造成拉結(jié)筋錨固長度不足,拉結(jié)筋形同虛設,直接影響構(gòu)造柱與墻體的共同工作,使構(gòu)造柱的作用得不到發(fā)揮,留下嚴重的工程隱患。
。4)箍筋是構(gòu)造柱發(fā)揮其抑制裂縫出現(xiàn)、發(fā)展的主要受力筋,試驗表明對提高墻體的抗剪承載力而言,適當加密箍筋是一種有效措施。而在工程中,箍筋的施工卻比較困難,這就造成箍筋的施工存在許多問題。主要表現(xiàn)為:綁扎間距過大或大小間距參差不齊;箍筋綁扎歪斜、松散。
。5)對于地震區(qū),規(guī)范規(guī)定:構(gòu)造柱在樓層處上下一定范圍內(nèi)應加密(原理同框架柱),加密區(qū)范圍為:樓層上下各1/6層高或450mm,加密區(qū)間距不宜小于100mm,在縱筋搭接范圍內(nèi)的箍筋間距不應大于200mm。在實際工程中,由于對箍筋的重要作用不了解,箍筋往往不能按上述要求加密,造成極大的工程隱患。
。6)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》(GB50204-92)規(guī)定:箍筋的彎鉤長度不應小于箍筋直徑的10倍,彎鉤的角度為135°。但在實際工程中,這一點往往不能滿足,彎鉤長度很小,彎鉤常為直鉤。 2.2 構(gòu)造柱混凝土施工中的問題
。1)構(gòu)造柱的截面尺寸較。ㄒ话銥240mm×240mm),混凝土澆筑高度一般都超過2.5m。對于這樣較小的截面尺寸,為了保證混凝土澆筑密實,規(guī)范規(guī)定:骨料粒徑不宜大于20mm,但一些施工人員對骨料選配不認真,往往由于骨料過大,造成混凝土不密實乃至出現(xiàn)狗洞的現(xiàn)象。
。2)規(guī)范要求構(gòu)造柱根部應預留清理口,以便清除砌筑時的落地灰、碎磚塊等雜物。但在許多施工現(xiàn)場未預留清理孔、根部清理不干凈。結(jié)果是層層柱根隔層,整個構(gòu)造柱實質(zhì)上是一個多處截斷的鋼筋連柱體,且斷點又均在樓面上鋼筋搭接處,這樣構(gòu)造柱不但不能起到抗震的作用,反而破壞了墻體節(jié)點處的整體性。
。3)砌體施工時,擠揉出的砂漿掛在磚口上,往往不清理。由于每行磚都有砂漿擠出,相當于減少了構(gòu)造柱的有效截面尺寸。另外,由于砂漿的阻礙,澆筑混凝土時易出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞。
。4)對于前后澆筑的混凝土接槎處,規(guī)范規(guī)定須用水沖洗、濕潤,再鋪10mm~20mm厚水泥砂漿后方可繼續(xù)澆筑混凝土,而實際施工時這道工序往往被取消,致使新老混凝土結(jié)合不好,在受力以前就形成內(nèi)部損傷。
3.構(gòu)造柱施工技術(shù)要點
在構(gòu)造柱施工時,應在充分認識構(gòu)造柱重要作用的基礎上,針對上述常見問題,分工序采取對策,嚴格按規(guī)范、規(guī)程的有關要求執(zhí)行。
。1)鋼筋施工:控制垂直度,準確下料,按規(guī)范放置。
。2)混凝土施工:嚴格控制骨料粒徑,清理構(gòu)造柱底部雜物。
(3)磚的砌筑:控制垂直度,不留直槎,保持磚表面清潔。加房屋的整體性,從而提高多層磚房的抗震性。
4.結(jié)語
我國是地震多發(fā)性國家,地層構(gòu)造復雜,地震經(jīng)常發(fā)生,大部分地區(qū)受地震災害的影響。多層磚房是我國目前房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)類型之一,一般作為居住、辦公、學校、醫(yī)院等民用與公用建筑。自20世紀50年代以來,在我國許多城鎮(zhèn)中這類房屋修建數(shù)量最多,分布最廣,在今后相當長一段時間內(nèi)多層磚房仍將是民用建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。多層磚房最大的缺陷就是抗震性能較差,而地震特別是破壞性地震給人民生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟帶來的損失是十分驚人的。在多層磚房中設置構(gòu)造柱,可以有效地提高磚砌體的承載能力,改善結(jié)構(gòu)的延性,增加房屋的整體性,從而提高多層磚房的抗震性。廣大的建筑工程監(jiān)理和施工人員必須對多層磚房設置構(gòu)造柱的重要性予以足夠的重視,并在施工過程中,采取切實有效的管理和技術(shù)措施,確保多層磚房達到設計的抗震能力。
參考文獻:
[1]宋天齊.關于8度區(qū)多層磚房最多層數(shù)的商榷[J].工程抗震,1998,(1).
[2]高小旺,建筑抗震設計規(guī)范理解與應用,2005年